医療診断向けPaperMEMS技術の創出に関する研究

医疗诊断PaperMEMS技术的研究

• 批准号: 21651061
• 负责人: 三宅 亮
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21651061/
• 关键词: 紙; MEMS; マイクロ流体; 医療診断

本研究はMEMS技術による使い捨て診断チップが医療診断分野へ本格的に普及し大量に利用される際に大きな問題となる医療廃棄物としての課題を解決し、かつ低コストの特長も備えた「紙」を基材とした診断チップの新しい製造・デバイス技術-医療診断向けPaper MEMS技術の創出に関するものである。Paper MEMS診断チップを実現するためには(1)定量性・液状試薬適用性、(2)前処理等も含めた全自動化という課題を克服する必要がある。本研究期間においては課題(2)前処理等も含めた全自動化のために、紙の吸水性を利用した送液方法などを試行し簡易かつ上記製造工程で実装可能な流体アクチュエータ技術を開発することを目的とした。まず紙の吸水性を利用してマイクロ流路内の液体を吸引する方法を試みたが紙組成のばらつきから流量安定性に欠けることが判明したため、マイクロインプリントにより多数に分岐したマイクロ流路網を設け、その毛細管力にて吸引する方法を提案した。また多様な物性の試薬や試料においても同等の吸引速度を得るために、吸引専用の駆動液に分節空気を介して試薬・試料を吸引する方法を提案した。そのため吸水性ポリマーを練り込んだ機能性紙材及びその製法を新たに開発し、ポリマーの膨張により一定時間後に導入口が自動で閉まる構造を開発した(世界初、特許出願済)。平成21年度に開発したモデルベースによる流動解析手法と実験検討により流路寸法と毛細管力による吸引流量の関係を評価(300μm幅のマイクロ流路→流速～10mm/s、14流路で10μL/s以上)し、それを基に分岐流路を備えたアクチュエータ評価用チップを設計・試作(50μm幅のマイクロ流路×32分岐)した後、実際に試作・評価したところ、駆動液にて多種の物性の液を安定して吸引可能であることを確認した。なお本研究成果を受けて次のステップとして、H23年度には、インクジェットプリンタを改良し自動での試薬・試料のシーケンス駆動を行う方式の開発、また紙チップ上に光計測セル、電気化学センサの構成技術について研究を継続中である。

This research focuses on the widespread use of MEMS technology in the field of medical diagnostics and its application in the field of medical diagnostics, and its large-scale utilization, and the problem of large-scale medical waste.してのProblem をSolutionし、かつlow コストのFeatures も备えた「Paper」をSubstrate としたDiagnosis チップの新しい Manufacturing・デバイスTechnology-Medical Diagnosis けPaper The creation of MEMS technology is by the way. Paper MEMS diagnostics are fully automated and necessary to overcome (1) quantitative properties and applicability of liquid test solutions, (2) pre-processing, etc. During this research, the subject (2) of pre-processing, etc. was fully automated, and the liquid delivery method was used to utilize the absorbency of paper.などをtrial しsimplificationかつThe manufacturing process is installed and possible なfluid アクチュエータtechnologyを开発することをpurposeとした. The water absorbency of the paper is used to absorb the liquid in the flow path. The method is used to test the composition of the paper. The flow stability is judged.明したため、マイクロインプリントにより多に分岐したマイThe flow path network is designed, the capillary force is attracted, and the method is proposed.また様なphysical properties of the test sample においてもequal のattraction speed をget るために、suck It is recommended to use a method to test and attract the sample using a sectioned air-to-liquid test method.そのためWater-absorbent ポリマーを Practice り込んだ functional paper and びその manufacturing method を新たに开発し, ポリマーThe expansion and opening of the entrance will automatically close after a certain period of time, and the structure will open and open (at the beginning of the world, with a special wish). In 2009, the Flow Analysis Technique and Flow Path Dimensional Method and Capillary Force Suction Flow were released. Quantity relationship evaluation (300μm wide のマイクロ flow path → flow rate ~ 10mm/s, 14 flow paths 10μL/s or more)し, それDesigned and prototyped by をbased branched flow path を备えたアクチュエータ佡用チップを (50μm width のマイクロ flow path × 32 branches)した后, 実记にTrial production・Evaluation 価したところ, 槆kinetic liquid にて Various physical properties のfluid をStable してAttraction possible であることをConfirmation した. The results of this research are subject to the results of this research, H23 yearは、インクジェットプリンタを Improved automatic tester・sample testerーケンス槆を行う路の开発, またpaper チップ上にoptical measurement セル, electrochemical センサの constitute technology について research を継続中である.

项目成果

Paper MEMS chip for ink-jet printer-hke clinicalauto analyzer

喷墨打印机用纸质MEMS芯片-香港临床自动分析仪

• 发表时间: 2010
• 期刊: Proc.of 14th Miniaturized System for Chemistry and Life Sciences
• 作者: R.Miyake;S.Okabe;K.Sakamoto;Y.Murakami;T.Ishikawa
• 通讯作者: T.Ishikawa

Highly practical, model-based simulation platform for integrated micro-fluid circuit

高度实用、基于模型的集成微流体电路仿真平台

• 发表时间: 2010
• 期刊: Proceedings of Micro Total Analysis System 2010
• 作者: R.Miyake;S.Okabe;H.Tsudome;Y.Endo;K.Mawatari;T.Kitamori
• 通讯作者: T.Kitamori

マイクロ流体ネットワークのモデルベース動的解析

基于模型的微流体网络动态分析

• 发表时间: 2009
• 作者: 三宅亮;岡部修吾;津留英一;遠藤喜重;馬渡和馬;北森武彦;三宅亮;三宅亮
• 通讯作者: 三宅亮

医療検査向けペーペーマイクロ分析チップの開発

医学检测纸质微量分析芯片的研制

• 发表时间: 2010
• 期刊: 第2回マイクロ・ナノ工学シンポジウム講演論文集
• 作者: 岡部修吾;三宅亮;石川智弘;村上裕二;坂本憲児
• 通讯作者: 坂本憲児

マイクロ流体回路のためのモデルベース型流動解析手法の構築

基于模型的微流路流动分析方法的构建

• 发表时间: 2010
• 期刊: 第2回マイクロ・ナノ工学シンポジウム講演論文集
• 作者: 三宅亮;岡部修吾;津留英一;遠藤喜重;馬渡和馬;北森武彦
• 通讯作者: 北森武彦